随着城市化进程的推进,我国水泥的高额产量导致水泥行业NOx排放长期居高不下,仅次于电力行业和汽车尾气排放。分解炉内的生料煅烧对NOx生成和HCN、NH3氧化的催化作用也加剧了水泥窑炉脱硝难题。面对产量庞大的市政污泥,在工业炉、电站炉中掺烧污泥是一种资源化、无害化的污泥处理手段。基于市政污泥内部的氮化物组成成分,其对燃烧中减少NOx的生成具有显著作用,故水泥分解炉掺烧污泥协同选择性非催化还原（SCNR）技术是一种更有效的脱硝方法。通过CFD数值仿真分析能够很好的研究煤粉、污泥在分解炉内的热解、燃烧特性及NOx生成过程,并优化污泥掺烧工况以得到最佳的脱硝效果;通过智能算法建立脱硝运行成本函数进行经济性分析,优化主要运行参数,对脱硝系统工程运行也具有重要指导意义。本文以广东省某6000t/d的水泥生产线为研究对象,通过现场调研建立分解炉物理模型,采用相关数学模型对燃料燃烧的物理化学过程、生料煅烧和NO生成特性进行数值模拟研究。首先对比不同燃料工况,探寻掺烧污泥降低NO生成的变化规律。其次通过不同的污泥掺烧热占比、污泥含水率优化污泥掺烧工况,得到具有最佳NO脱除效果的污泥掺烧工况。另一方面,根据现场变工况试验结果,以污泥掺烧量、喷氨量、三次风温度等主要运行参数为输入变量,采用自适性遗传算法优化神经网络（AGA-BPNN）、小批量梯度下降（MBGD）、L2正则化等算法,并通过五折交叉验证,建立水泥厂NOx排放预测模型。再基于预测模型建立现场脱硝成本函数,以该函数最小值为目标,主要采用多种群遗传算法（MPGA）对上述的主要运行参数进行优化,获取具有最低脱硝成本的水泥厂运行参数。主要研究结论如下:（1）通过对比掺烧污泥工况与单烧煤粉工况,得到掺烧污泥对减少分解炉NOx排放的显著作用。结果表明掺烧污泥工况下出口NO浓度能够降低35.3%,生料分解率也可满足水泥生产工艺指标。（2）进行污泥掺烧参数的仿真优化试验,揭示了污泥热占比和污泥含水率对NOx生成的变化规律。结果表明保持污泥含水率不变时,分解炉出口NO浓度随污泥热占比增大呈先降低后升高的变化趋势;保持污泥热占比不变时,分解炉出口NO浓度随污泥含水率的减少而逐渐降低,并最终趋于平缓。当污泥掺烧热占比为24.97%、含水率为22%时有最理想的出口NO浓度,为263.55mg/Nm~3,相对原掺烧污泥工况减少18.76%。（3）建立了基于MBGD、L2正则算法训练的AGA-BPNNNOx排放预测网络模型。与传统神经网络建模方法相比,本文建立的NOx排放预测网络模型经五折交叉验证预测平均相对误差为2.63%,平均相关系数为0.978,准确性高,泛化性强。（4）通过不同优化算法进行脱硝参数经济性对比分析和优化,求出最佳系统运行工况。结果表明MPGA中多种群的并行协同寻优和最优个体信息交互,较遗传算法（GA）和粒子群优化（PSO）算法表现出更强的全局搜索能力和进化能力,更适合运用在高维度非线性解空间中。通过MPGA得到三次风温度控制在850℃左右、污泥掺烧量控制在18t/h,喷氨量约为500L/h时可获得最低的脱硝运行成本,约为1900元/h。论文的研究结论对水泥窑炉掺烧污泥脱硝的最佳工艺条件和运行参数的确定具有一定的指导和借鉴意义。